基于双天线的GPS测姿系统研究

摘要

GPS姿态测量是近年来GPS应用研究的热点之一，由于技术上的不断成熟，已经从理论走向了实用。加上DSP技术的高速发展，利用GPS系统实时地、正确地获得高精度的姿态参数已经成为未来发展的必然趋势。本文针对双天线GPS接收机的姿态测定进行了探讨，在应用GPS载波相位测量进行载体姿态测定的理论基础上，结合最小二乘模糊度搜索技术和乔理斯基分解理论，提出了一种低成本、高灵活性的GPS测姿应用方法。
　　 本文首先介绍了GPS系统、定位原理及相应的定位技术。接着介绍了GPS载波相位测量的基本原理，及其在载体姿态测定中的应用。本文重点对载波相位测量的关键——整周模糊度的求解方式进行了详细阐述，并且通过最小二乘模糊度搜索技术，根据乔理斯基分解理论进行算法优化，提出了能够在极短的时间内求解出大多数整周模糊值的新算法。这对于实时地获得载体的姿态参数是很重要的。在此基础上应用DSP芯片给出了系统软、硬件实现方案。用C语言编写了卫星载波相位测量和星历参数等原始数据的接收、解算程序以及模糊度求解算法后的处理程序。
　　 最后通过姿态后处理程序对测得的卫星数据进行解算，取得了实验结果，表明该系统能够满足二维常规姿态测量的要求并具有较高的解算精度。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1概述

1.2国内外研究现状及动态

1.3课题的应用前景

1.4课题研究工作及论文主要内容

第二章GPS定位系统及定位原理

2.1 GPS概述

2.2 GPS系统的组成

2.2.1空间星座部分

2.2.2地面控制部分

2.2.3用户设备部分

2.3 GPS系统的主要特点

2.4 GPS定位原理

2.4.1利用到达时间测量值测距的原理

2.4.2伪距法定位测量原理

2.5载波相位定位测量原理

2.5.1多普勒频移

2.5.2载波相位测量的基本原理

2.6本章小结

第三章基于GPS载波相位的载体姿态测量

3.1应用载波技术求解载体姿态的基本原理

3.1.1 GPS测量数学模型

3.1.2线性化GPS测量方程

3.1.3 GPS差分计算

3.2整周模糊度的确定

3.2.1概述

3.2.2最小二乘法求解整周模糊度

3.2.3整周模糊度搜索空间的建立

3.2.4整周模糊度搜索求解

3.2.5整周模糊度搜索空间的约减

3.3 GPS测姿精度分析

3.4本章小结

第四章 实验系统设计

4.1JAVAD JNS 100-GG板简介

4.1.1 JAVAD JNS100-GG板的组成

4.1.2 JAVAD JNS100-GG板的硬件系统配置

4.2 JAVAD JNS100-GG板的原始数据采集与处理

4.2.1接收机输出的数据格式

4.2.2接收机的具体二进制数据分析

4.3系统硬件设计

4.3.1接收机单元

4.3.2天线单元

4.3.3接口单元

4.3.4系统数据处理和控制单元

4.4测姿系统软件实现流程

4.5实验仿真结果及其分析

4.6本章小结

结束语

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢